Vulcanologia

Nuovo modello dell'interno della Terra rivela indizi sui "Vulcani Hotspot"

Gli scienziati della University of California, Berkeley, hanno rilevato canali precedentemente sconosciuti di onde sismiche che si muovono lentamente nel mantello superiore della Terra, una scoperta che aiuta a spiegare i "vulcani hotspot" (punti caldi), che danno vita a catene di isole come le Hawaii e Tahiti.

A differenza dei vulcani che emergono dalle zone di collisione tra le placche tettoniche, i vulcani hotspot si formano al centro delle placche. La teoria prevalente per il loro funzionamento è che una singola risalita di calda roccia galleggiante sale verticalmente come una colonna dal profondo mantello terrestre, e lo strato tra la crosta del pianeta e il core fornisce il calore per alimentare le eruzioni vulcaniche.

Tuttavia, alcune catene vulcaniche hotspot non sono facilmente spiegabili da questo semplice modello, il che suggerisce che una interazione più complessa tra il materiale caldo in risalita e il mantello superiore è sicuramente in gioco.

I canali di ritrovate onde sismiche si muovono lentamente, descritti in un articolo pubblicato il 5 settembre su Science Express, e forniscono un importante pezzo del puzzle nella formazione di questi vulcani hotspot e altre osservazioni di flusso insolitamente elevate di calore dal fondo dell'oceano.

La formazione di vulcani ai bordi delle Piastre Oceaniche è strettamente legata al movimento delle placche tettoniche, che viene creato quando il magma caldo spinge da fessure nelle dorsali medio-oceaniche e si solidifica. Come le placche si allontanano dai crinali, si raffreddano, si induriscono e diventano più pesanti, poi affondando di nuovo giù nel mantello, nelle zone di subduzione.

Ma gli scienziati hanno notato vaste aree del fondo marino che sono significativamente più calde di quanto previsto da questo modello di piastre oceaniche e di raffreddamento tettonico. Era stato suggerito che le colonne calde responsabili del vulcanismo hotspot potevano svolgere un ruolo nello spiegare queste osservazioni, ma non era del tutto chiaro in che modo.

"Avevamo bisogno di un quadro più chiaro di dove il calore supplementare proviene e come si comporta nel mantello superiore", ha detto l'autore senior dello studio, Barbara Romanowicz, UC Berkeley, professoressa e ricercatrice presso il Laboratorio sismologico Berkeley. "La nostra nuova scoperta aiuta a colmare il divario tra i processi in profondità nel mantello e il fenomeno osservato sulla superficie della terra, come ad esempio gli hotspot."

I ricercatori hanno utilizzato una nuova tecnica che prende i dati della forma d'onda dei terremoti in tutto il mondo, e quindi analizzato i singoli "Wiggles" nei sismogrammi per creare un modello al computer dell'interno della Terra. La tecnologia è paragonabile a una TAC.

Questa mappa è una vista della velocità delle onde di taglio sismico nel mantello superiore della Terra, mettendo in evidenza i canali di onda a bassa velocità (colori caldi) impressi in questo studio. Ove presente, i canali si allineano con la direzione del movimento tettonico/piastra (linee tratteggiate).

Il modello ha rivelato canali soprannominati dai ricercatori "dita a bassa velocità", dove le onde sismiche viaggiano insolitamente lente. Le dita sono tese in bande di misura a circa 600 miglia di larghezza e a 1.200 chilometri di distanza, e si trasferiscono a profondità di 120-220 chilometri sotto il fondo marino.

Le onde sismiche viaggiano tipicamente a velocità di 2,5 a 3 miglia al secondo a queste profondità, ma i canali hanno mostrato una percentuale di rallentamento del 4% nella velocità sismica media .

"Sappiamo che la velocità sismica è influenzata dalla temperatura, e si stima che il rallentamento che stiamo vedendo potrebbe rappresentare un aumento di temperatura fino a 200 gradi Celsius."

La formazione di canali, simili a quelli che si rilevano nel modello al computer, è stato suggerito per teoricamente influenzare le colonne calde del mantello terrestre, ma non è mai stato ripreso su scala globale. Le dita sono osservate anche allinearsi con il movimento della placca tettonica sovrastante, ulteriori prove della canalizzazione delle colonne di materiale caldo.

Questa è una vista 3D dei primi 1.000 chilometri di mantello terrestre sotto il Pacifico centrale che mostra il rapporto tra le sismicamente lente "colonne calde", e i canali impressi nello studio. i Coni verdi sul fondo dell'oceano sono il marchio associato ai vulcani "hotspot", come le Hawaii.

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